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自供能集成芯片系统应用的微型能量收集器
2017-03-21 20:57:31   来源:麦姆斯咨询   评论:0   点击:

据麦姆斯咨询报道,德国弗劳恩霍夫光子微系统研究院正式开始了一项为期两年的CONSIVA研究项目,该项目将专注开发自供能集成芯片系统应用的微型能量收集器。

自供能集成芯片系统应用的微型能量收集器

麦姆斯咨询报道,德国弗劳恩霍夫光子微系统研究院正式开始了一项为期两年的CONSIVA研究项目,该项目将专注开发自供能集成芯片系统应用的微型能量收集器。新型压电材料在振动能量收集器中的应用,能够极大地减小能量收集器的尺寸,并显著延长其运行时间。该成果将使之前无法实现的医疗植入体应用成为可能,并将拓展小型无线传感器系统的应用。

如今,许多生活领域已经开始依赖于可靠的全自动运行的微型化系统。未来,复杂组件的网络化将扮演更加重要的角色。然而,到目前为止,这些分散的系统大部分是通过电线或电池实现供能的。这种供能方式限制了系统应用于独立站点的网络或者难以接近的传感器位置,因此,迫切需要技术的开发尤其是能量收集技术,来提供一种替代的能量供给方式。

能量收集器能够通过收集微量的能量,来为自供能微系统提供能源,其能量来源可以包括环境温度、光辐射或振动等。其中,振动能量收集器可以将环境中出现的动能转化为电能。压电材料凭借直接的机械能-电能转换原理,非常适于振动能量收集器的开发。

在CONSIVA研究项目中,薄层二氧化铪(hafnium dioxide)的压电系数和应用潜力将在位于Dresden(德国城市德累斯顿)的弗劳恩霍夫光子微系统研究院纳米电子技术中心进行评估。该材料具有铁电性,因此具有压电性能。凭借其高介电常数,已经被应用于现代场效应晶体管。

除了材料开发和主动测试结构的机电特性,还将在纳米电子技术中心开发一款适用于二氧化铪的能量收集器。在这些设计基础上,弗劳恩霍夫研究院的科学家希望能为微能量收集给出新颖实际的应用场景。该研究团队负责人Wenke Weinreich博士解释道:“过去几年来,我们已经在最先进存储应用的铁电二氧化铪的制造、集成和优化方面,获得了广泛的经验积累。我们认为有极大的潜力成功的应用这些经验,尤其是在能量收集领域。得益于这些新型压电材料,我们得以果断地推进振动能量收集器的微型化。”

高能效微系统的应用场景主要集中在医疗和无线传感器技术领域。微型能量收集技术在应用过程中获得的经验,也可以应用于物联网其它应用领域。

CONSIVA项目由Saxony SAB开发银行提供资金支持。

延伸阅读:

《能量收集系统市场-2016版》

《感知“利”器|柔性自供电加速度传感器》

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